功率单元旁路电路的制作方法
【专利摘要】一种功率单元旁路电路(2)，包括：功率单元(21)、接触器(22)、放电管(23)、接触器线圈控制电路(24)、及放电管触发控制电路(25)；所述接触器(22)的触点两端、所述放电管(23)的非中间电极的两端、所述功率单元(21)输出端的两端相互并联；所述接触器线圈控制电路(24)包括线圈工作电源(T1)和第一控制开关(K1)；所述放电管触发控制电路(25)包括变压器(T2)、第二控制开关(K2)、及脉冲信号发生器(251)。该电路能够有效的保证变频器安全可靠的运行，并在功率单元(21)出现故障时可以被有效的旁路。
【专利说明】
功率单元旁路电路
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种旁路电路，特别是一种高压变频器功率单元旁路电路，属于高压变频调速装置的【技术领域】。
【背景技术】
[0002]单元串联型高压变频器的每一相都是由多个(如3个)功率单元串联而成，可以实现冗余功能，例如某一相的某个功率单元因为故障退出运行，则此功率单元将自动旁路，变频器仍可继续运行，此时此相的输出由其余2个功率单元承担，采取自动平衡技术后，输出线电压可维持在90%以上，仍可满足额定运行工况。
[0003]现阶段国内高压变频器使用的旁路技术主要有可控硅旁路和接触器旁路。
[0004]可控硅旁路，如图1采用整流二极管和可控硅SCR构成旁路电路。但是该电路中可控娃SCR在IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor,绝缘栅双极型晶体管)逆变时受较大电压变化率(dv/dt)的影响，容易误导通，造成过流故障，影响变频器稳定性。另外，图2是在图1所示的可控硅旁路的基础上进行一定更改得到的旁路电路，如图2所示采用整流二极管、可控硅SCR和充电电阻R10、R11组成。该电路虽然解决了 IGBT逆变时误导通的问题，但是当电网波动时，仍会对可控硅SCR的稳定性造成影响。
[0005]接触器旁路，国内接触器旁路主要采用两种方式，一种如图3所示，接触器KMl并联在功率单元输出侧。由于接触器KMl响应时间长，在接触器KMl动作期间变频器电流将会向功率单元内部电容充电，造成功率单元过压故障。另一种如图4所示，接触器KMl常闭触点串联在功率单元输出的一个支路上，常开触点并联于功率单元输出侧。但是该电路在接触器KMl动作期间，触点两端有极高的电压，会损伤接触器KMl。
实用新型内容
[0006]鉴于以上内容，本实用新型提出一种功率单元旁路电路，该电路能够有效解决现有技术中存在的不足，保证变频器能够在任何时候均能有效可靠的旁路。
[0007]所述功率单元旁路电路(2)包括:功率单元(21)、接触器(22)、放电管(23)、接触器线圈控制电路(24)、及放电管触发控制电路(25);所述接触器(22)的触点两端、所述放电管(23)的非中间电极的两端、所述功率单元(21)输出端的两端相互并联；所述接触器线圈控制电路(24)包括线圈工作电源(Tl)和第一控制开关(Kl)，其中，所述线圈工作电源(Tl)串联第一控制开关(Kl)后，连接到接触器(22)的线圈(KM)两端；所述放电管触发控制电路(25)包括变压器(T2)、第二控制开关(K2)、及脉冲信号发生器(251)，其中，所述变压器(T2)的初级串联第二控制开关(K2)连接到脉冲信号发生器(251)的输出端，所述变压器(T2)的次级连接所述放电管(23)的中间电极和两个非中间电极中的其中一个。
[0008]进一步地，所述功率单元旁路电路(2)还包括电压限制器件(26)，其中，该电压限制器件(26)并联在接触器(22)的触点两端。
[0009]进一步地，所述线圈工作电源(Tl)的初级连接功率单元(21)的交流输入中的两相，所述线圈工作电源(Tl)的次级通过第一控制开关(Kl)连接接触器(22)的线圈(KM)。
[0010]相较于现有技术，本实用新型设计的功率单元旁路电路(2)抗干扰性能强，能够有效抑制过大电压变化率(dv/dt)和电网波动的影响，且在旁路动作时，接触器(22)的触点两端不会产生极高的电压，防止损伤接触器(22)。进一步地，功率单元(21)中的电容不会被充电而导致电压过高。因此，该电路能够有效的保证变频器安全可靠的运行，并在功率单元(21)出现故障时可以被有效的旁路。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1为现有技术中可控硅旁路电路原理图；
[0012]图2为现有技术中另一种可控娃芳路电路原理图；
[0013]图3为现有技术中接触器旁路电路原理图；
[0014]图4为现有技术中另一种接触器旁路电路原理图；
[0015]图5为本实用新型第一实施例中的功率单元旁路电路原理图；
[0016]图6为本实用新型第二实施例中的功率单元旁路电路原理图。
【具体实施方式】
[0017]如图5所示，一实施例中，本实用新型的功率单元旁路电路2主要应用于变频器中，功率单元旁路电路2主要包括:功率单元21、接触器22、放电管23、接触器线圈控制电路24、及放电管触发控制电路25，其中，所述接触器线圈控制电路24与放电管触发控制电路25构成一个旁路控制电路。所述功率单元21为变频器中常用的功率单元，其包括二极管、电容、单相逆变桥等元件。
[0018]所述接触器22的触点两端(如第一触点端221、第二触点端222)、所述放电管23的非中间电极的两端(如第一放电端231、第二放电端232)、功率单元21输出端的两端(如第一输出端211、第二输出端212)相互并联。在第一实施例中，所述功率单兀21输出端的两端为功率单元21的单相逆变桥输出端的两端。所述放电管23为三端气体放电管。
[0019]所述接触器线圈控制电路24包括线圈工作电源Tl和第一控制开关Kl，其中，所述线圈工作电源Tl串联第一控制开关Kl后，连接到接触器22的线圈KM两端。具体而言，本实施方式中所述线圈工作电源Tl的初级连接功率单元21的交流输入中的两相，如S相和T相，所述线圈工作电源Tl的次级通过第一控制开关Kl连接接触器22的线圈KM，作为接触器22的线圈KM的工作电源。在第一实施例中，所述线圈工作电源Tl为具有初级/次级双绕组的变压器，如工频变压器，所述第一控制开关Kl为控制继电器，所述第一控制开关Kl的一组常开触点串联在接触器控制线圈回路中。
[0020]所述的放电管触发控制电路25包括变压器T2、第二控制开关K2、及脉冲信号发生器251，其中，所述变压器T2的初级串联第二控制开关K2连接到脉冲信号发生器251的输出端，所述变压器T2的次级连接所述放电管23的中间电极和两个非中间电极中的其中一个(如第二放电端232)。在第一实施例中，所述变压器T2为隔离升压变压器，所述第二控制开关K2为控制继电器，所述第二控制开关K2的一组常开触点串联在变压器T2的低压侧(变压器T2的初级)。
[0021]在第一实施例中，所述脉冲信号发生器251仅在接触器22触点从断开到接通的转换期间有脉冲输出，通过变压器T2触发放电管23。
[0022]进一步地，如图6所示，在第二实施例中，所述功率单元旁路电路2还包括电压限制器件26，其中，该电压限制器件26并联在接触器22的触点两端(如第一触点端221、第二触点端222)。所述电压限制器件26为具有双向电压限制功能的电子元件或其组合，例如，所述电压限制器件26可以是压敏电阻、双向瞬态电压抑制二极管等。
[0023]下面结合附图5和6和上述实施例对本实用新型进一步举例进行描述。
[0024]如图5所示，在第一实施例中，当变频器检测到功率单元21出现故障需要进行旁路时，变频器控制板发出指令闭合第一控制开关K1、第二控制开关K2。此时，接触器线圈控制电路24闭合，接触器22的线圈KM两端加工作电压，接触器22动作。同时，由于K2闭合，变压器T2高压侧产生高压信号，放电管23导通，由于接触器22动作时间长，在接触器22未完全闭合时，旁路电流通过放电管23形成旁路回路，以防止接触器22的触点两端产生极高的电压，损伤接触器22。
[0025]当接触器22完全闭合后，K2关断，放电管23关断。此时，旁路电流通过接触器22构成旁路回路，以便功率单元21中的电容不会被充电而导致电压过高，从而有效保证变频器的运行安全。
[0026]进一步地，如图6所示，在第二实施例中，当变频器检测到功率单元21出现故障需要进行旁路时，变频器控制板发出指令闭合第一控制开关K1、第二控制开关K2。此时，接触器线圈控制电路24闭合，接触器22的线圈KM两端加工作电压，接触器22动作。同时，由于K2闭合，变压器T2高压侧产生高压信号，放电管23导通，由于接触器22动作时间长，在接触器22未完全闭合时，旁路电流通过放电管23形成旁路回路。当放电管23损害时，电压限制器件26 (如压敏电阻)可起到临时替代放电管23的作用。
[0027]当接触器22完全闭合后，K2关断，放电管23关断。此时，旁路电流通过接触器22构成旁路回路，以便功率单元21中的电容不会被充电而导致电压过高，从而有效保证变频器的运行安全。
[0028]以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的详细说明，不能认定具体实施只局限于这些说明。对于所属【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.一种功率单元旁路电路，其特征在于，该功率单元旁路电路(2)包括: 功率单元(21)、接触器(22)、放电管(23)、接触器线圈控制电路(24)、及放电管触发控制电路(25)； 所述接触器(22)的触点两端、所述放电管(23)的非中间电极的两端、所述功率单元(21)输出端的两端相并联； 所述接触器线圈控制电路(24)包括线圈工作电源(11)和第一控制开关0(1),其中，所述线圈工作电源(11)串联第一控制开关￠1)后，连接到接触器(22)的线圈(瞒两端；及 所述放电管触发控制电路(25)包括变压器(12)、第二控制开关￠2)、及脉冲信号发生器(251),其中，所述变压器(12)的初级串联第二控制开关￠2)连接到脉冲信号发生器(251)的输出端，所述变压器(12)的次级连接所述放电管(23)的中间电极和两个非中间电极中的其中一个。
2.根据权利要求1所述的功率单元旁路电路，其特征在于，所述功率单元旁路电路(2)还包括电压限制器件(26),其中，该电压限制器件(26)并联在接触器(22)的触点两端。
3.根据权利要求2所述的功率单元旁路电路，其特征在于，所述线圈工作电源(11)的初级连接功率单元(21)的交流输入中的两相，所述线圈工作电源(11)的次级通过第一控制开关￠1)连接接触器(22)的线圈(瞒。
4.根据权利要求1至3其中之一所述的功率单元旁路电路，其特征在于，所述功率单元(21)输出端的两端为功率单元(21)的单相逆变桥输出端的两端。
5.根据权利要求1至3其中之一所述的功率单元旁路电路，其特征在于，所述放电管(23)为三端气体放电管，所述线圈工作电源(11)为具有初级/次级双绕组的变压器，所述变压器(12)为隔离升压变压器。
6.根据权利要求1至3其中之一所述的功率单元旁路电路，其特征在于，所述第一控制开关￠1)为控制继电器，所述第一控制开关￠1)的一组常开触点串联在接触器控制线圈回路中。
7.根据权利要求1至3其中之一所述的功率单元旁路电路，其特征在于，所述第二控制开关￠2)为控制继电器，所述第二控制开关￠2)的一组常开触点串联在变压器(12)的低压侧。
8.根据权利要求1至3其中之一所述的功率单元旁路电路，其特征在于，所述脉冲信号发生器(251)在接触器(22)触点从断开到接通的转换期间输出脉冲，通过变压器(12)触发放电管(23)。
9.根据权利要求2至3其中之一所述的功率单元旁路电路，其特征在于，所述电压限制器件(26)为具有双向电压限制功能的电子元件或其组合。
10.根据权利要求2至3其中之一所述的功率单元旁路电路，其特征在于，所述电压限制器件(26)包括压敏电阻、或者双向瞬态电压抑制二极管。
【文档编号】H02M1/32GK204205928SQ201420427109
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年7月30日 优先权日:2014年7月30日
【发明者】姜圳, 范家闩 申请人:深圳市科陆变频器有限公司